细胞膜与物质的穿膜运输

第四章细胞膜及物质的穿膜运输,细胞膜：（cellmembrane）：,是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质膜。,细胞内膜：真核细胞内除所有膜结构内膜系统（endomembranesystem）：,真核细胞内除质膜外其它所有的膜结构，构成内膜系统。,生物膜：,细胞膜和细胞内膜统称为生物膜。,单位膜（unitmembrane）：电镜下，生物膜呈现的“暗-明-暗”的三层结构，叫单位膜,一、细胞膜化学组成和分子结构,(一)膜脂a.磷脂卵磷脂（PC）脑磷脂（PE）磷脂酰丝氨酸（PS）磷脂酰肌醇（PI）b.胆固醇c.糖脂,(二)膜蛋百a.膜内在蛋白单次穿膜蛋白多次穿膜蛋白多亚基穿膜蛋白b.膜外在蛋白c.脂锚定蛋白,(三)膜糖糖+蛋白质=糖蛋白糖+脂类=糖脂细胞膜+相连的糖分子=细胞外被(表面),(一)膜脂（磷脂）的特点：,双亲性分子，具有一个亲水的头部和一个疏水的尾部。,1、磷脂分子的结构：,头部：磷酸和胆碱体部：甘油尾部：二条碳氢链,2、磷脂的类型：甘油磷脂鞘磷脂,甘油磷脂含：卵磷脂（磷脂胆碱，PC）,脑磷脂（磷脂酰乙醇胺，PE）,磷脂酰丝氨酸，(PS)另有磷脂酰肌醇（PI）,脂质体：,膜脂分子在水环境中，它们聚拢成双分子层后，其游离端自动闭合形成自我封闭而稳定的中空结构，成为脂质体。,3、胆固醇：,也是双亲性分子,在膜中的排列方式：,4、糖脂：,是含有一个或几个糖基的脂类，位于膜的外则。,作用：,受体，细胞识别及信息传导。,(二)膜蛋白：,可分为外在蛋白、内在膜蛋白和脂锚定蛋白三种。,1、膜外在蛋白（extrinsicmembraneprotein）：,2、膜内在蛋白（intrinsicmembraneprotein）：,作为双亲性分子可不同程度的嵌入脂双分子层中。,跨膜蛋白：,镶嵌蛋白：,2、脂锚定蛋白蛋白质以共价键方式与脂双层内的脂分子结合。,（三）膜糖类：,大多以低聚或多聚糖链形式、共价键方式结合在蛋白质上，叫糖蛋白，少部与脂分子结合，叫糖脂。均位于膜外测。形成ABO血型。,二、生物膜的生物学特性,（一）生物膜的不对称性,1、膜脂分布的不对称性,2、膜蛋白分布的不对称性,（一）生物膜的流动性（fluidity）,相变：温度使生物膜液晶态和晶态之间的变化。,相变温度：引起相变的温度称为相变温度。,1、膜脂分子的运动（流动性）：,（1）运动方式：,左右摆动旋转运动,侧向运动翻转运动,（2）影响运动的因素,温度磷脂的种类（碳氢链的不饱和程度、碳氢链的长度）胆固醇,2、膜蛋白的分子运动,（1）膜的侧向运动：人、鼠细胞融合实验,（3）胆固醇对膜流动性的作用：,有效阻止磷脂分子尾部碳氢链的相互聚集，从而降低了膜的流动性；抑制了因温度变化而引起的相变，防止低温时膜流动性的突然降低。,三、生物膜的分子结构模型,（一）夹层学说,1935，Danielli和Davson提出,（二）单位膜模型,1959年，Robertson，电镜，结论：暗-明-暗三层结构。,（三）流动镶嵌模型,该模型要点：,以磷脂双分子层作为膜的基本结构骨架；,蛋白质分子以不同程度镶嵌于脂质双层中；,膜的内外侧是不对称的；,膜具有流动性,第二节小分子物质和离子的穿膜运输,1、简单扩散：一些物质不需要膜蛋白的帮助，能顺浓度梯度自由扩散，通过膜的脂双层这种跨膜的运输形式，称为简单扩散，如，CO2、O2和乙醇、尿素、乙醚等。,2、易化扩散非脂溶性小分子如氨基酸、葡萄糖、核昔酸膜运输蛋白，不消耗能量，顺浓度方向穿膜。易化扩散简单扩散又叫被动运输。膜运输蛋白：分二大类即载体蛋白和通道蛋白。,（1）载体蛋白（carrierprotein）：能与特异性的分子结合，然后通过其自身构象的变化而允许该分子进行跨膜运输的蛋白，叫载体蛋白。,载体蛋白既介导被动运输也介导主动运输。,（2）通道蛋白（channelprotein）：能形成贯穿膜质双层的冲水孔道，使一些特异的物质经过它完成跨膜运输，叫通道蛋白。,通道蛋白只介导被动运输。,3、主动运输（activetransport）离子等、载体蛋白、逆浓度、消耗能量，这种运输方式称为主动运输。,主动运输根据能量利用方式不同又分成由ATP直接供能的ATP驱动泵和ATP间接供能的协同运输。ATP驱动泵：1.离子泵，如Na+K+泵、Ca2+泵。2.质子泵。3.ABC转运体。,Na+K+ATP酶又称Na+K+泵,胞外Na+145mM，胞内-10mM胞外K+5mM，胞内140mM,4、协同运输,一种物质的运输依赖于第二种物质的同时运输；或：一种物质的运输依赖于第二种物质通过主动运输形成离子差后，再行顺离子梯度跨膜运输。,分为：共运输和对向协同运输。,（三）离子通道高效转运离子,1、通道蛋白：能简单的在膜上开放一个小孔，允许适合大小及电荷量的小分子通过的膜蛋白，称为通道蛋白.,2、离子通道蛋白运转离子的特性：运输快；选择性高；有闸门控制,3、离子通道均属于被动运输4.类型电压闸门型配体闸门型,三、大分子和颗粒物质的穿膜运输,（一）胞吞作用（endocytosis）：又叫入胞作用，是通过质膜的变形运动将细胞外物质转运入细胞内的过程。,吞噬作用：在摄入颗粒物质时，质膜凹陷或形成伪足将颗粒物质包裹摄入细胞。如：巨噬细胞、阿米巴等。,吞饮作用：细胞摄入溶质或液体的内吞作用。,哺乳动物的巨噬细胞吞噬病原体的特异性反应和非特异性反应。,溶质接触胞膜膜下陷小窝小泡,液相内吞：非特异性细胞吞入细胞外液的方式,细胞通过膜上的受体与被摄入的蛋白或化合物结合进而将